JPH0771290B2

JPH0771290B2 - 信号処理回路

Info

Publication number: JPH0771290B2
Application number: JP1344293A
Authority: JP
Inventors: 茂夫鈴木; 藤夫岡田
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH03201691A; US5142354A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は信号処理回路に係り、特に電子内視鏡のように
色順次信号を処理する装置に用いるのに適した信号処理
回路に関する。

〔従来の技術〕

電子内視鏡においては、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）
の各照明光を順次切り換えながら被写体に照射し、各照
明光による映像信号を時間的に順次出力し（色順次信
号）、これをいったん記憶手段に各色信号ごとに記憶さ
せた後、同時に読み出して複合映像信号として再生する
ようにしている。

このような電子内視鏡には、撮像素子として固体撮像素
子（CCD等）が通常用いられるが、固体撮像素子の分光
感度特性により、R,G,Bの各色信号の信号レベルが異な
る。従って、固体撮像素子の出力映像信号は、第２図
（１）に示すように、R,G,Bごとに信号レベルの異なる
色順次信号となる。

第２図（１）は各色信号を一垂直走査期間（1V）ごとに
示したものであるが、この1Vの期間の色順次信号を、一
水平走査期間（1H）ごとに細かく示すと第２図（２）の
ようになる。第２図（２）に示すように、1H期間中の帰
線期間には、固体撮像素子の暗電流や他の雑音による雑
音（レベルV_d）が発生している。

従来の信号処理回路においては、固体撮像素子からの信
号を増幅する増幅回路の利得をR,G,Bの各色信号ごとに
時間的に切り換えて、第２図（３）に示すように、各色
信号の信号レベルが同一となるように増幅していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来の信号処理回路の増幅回路におい
ては、各色信号ごとに増幅利得が異なるので、信号レベ
ルの小さいＧ信号やＢ信号では増幅器の利得がＲ信号に
比べて大きくなり、そのため水平帰線期間の雑音レベル
もＲ信号の雑音レベルに比べて夫々大きくなってしま
う。例えば第２図（３）の例では、Ｒ信号の暗電流雑音
レベルをV_dとすると、Ｇ信号の雑音レベルはA₁V_d、Ｂ信
号の雑音レベルはA₂V_d（A₁，A₂はそれぞれＧ信号,B信号
増幅時のＲ信号増幅時に対する増幅回路の利得の倍率）
となってしまう。

そこで、このような増幅回路の出力信号の黒レベルをク
ランプ（ここで黒レベルのクランプとは、映像信号の黒
レベルの絶対電圧値を設定することである）しようとす
ると、第２図（４）に示すように、各色信号の雑音レベ
ルV_d，A₁V_d，A₂V_dの平均値が見掛け上の黒レベルとして
クランプされてしまう。そこで真の黒レベルL₁，L₂，L₃
は、第２図（５）に示すように、Ｒ信号の真の黒レベル
L₁の電位が一番高く、次にＧ信号の真の黒レベルL₂の電
位が高く、最後にＢ信号の真の黒レベルL₃の電位が一番
低くなってしまう。

このように真の黒レベルが異なる色信号を記憶手段から
同時に呼び出して複合映像信号に加工すると、再生画像
のカラーバランスが崩れてしまい、色再現性が悪くなっ
てしまう。

そのため従来の信号処理回路においては、Ｒ信号,G信
号,B信号に夫々同期させてクランプ回路の出力信号に電
圧値の異なる直流電圧を付加して、真の黒レベルを全て
の色信号につき同一の値とするようにしていた。

しかしこのように各色信号ごとに電圧値の異なる直流電
圧を同期させて付加するのは直流電圧値の設定の調整が
難しく、僅かな設定値のずれで再生画像の色再現性が悪
くなり、また異なる特性の撮像素子を用いたスコープを
用いる場合には付加する直流電圧値をそのたびごとに設
定しなおさなければならず、スコープに対する互換性が
乏しく操作性が極めて悪いものであった。

本発明は従来の信号処理回路のこのような欠点を解消す
るためになされたものであり、真の黒レベルを自動的に
等しく設定でき、調整が不要で互換性が高く色再現性の
良い信号処理回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の信号処理回路は、信号レベルの異なる各色信号
からなる映像信号を該色信号ごとに異なる利得で増幅す
る増幅手段と、該増幅手段から出力される映像信号の黒
レベルをクランプするクランプ手段とを備えた信号処理
回路において、該クランプ手段の出力信号の水平帰線期
間の信号レベルのピーク値を検出して一垂直走査期間保
持するピークホールド手段と、該ピークホールド手段で
検出し保持したピーク値を前記クランプ手段の出力信号
に加算する加算手段とを設けたことを特徴とするもので
ある。

〔作用〕

本発明の信号処理回路においては、クランプされた映像
信号の水平帰線期間の信号レベルのピーク値を検出し
て、該ピーク値をクランプされた映像信号に加算するよ
うにしているので、映像信号の水平帰線期間に重畳した
暗電流やその他のノイズ成分のレベルが増幅器の利得率
の相違により各色信号ごとに異なり、クランプ手段で設
定される黒レベルが真の黒レベルと異なっても、ピーク
ホールド手段で前記水平帰線期間の雑音レベルのピーク
値を検出し保持して真の黒レベルに反比例する補正電圧
（該ピークホールドした電圧値）をクランプ手段の出力
映像信号に加え合わせることにより、操作者による手動
の調整を要せずに真の黒レベルを各色信号ごとに自動的
に一致させることができるのである。

〔実施例〕

以下本発明の信号処理回路の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。

第１図は本発明の信号処理回路の一実施例の回路ブロッ
ク図である。

第１図において、増幅器２の入力端子に接続された信号
処理回路の入力端子１にはCCD等の固体撮像素子からの
色順次信号が入力される。増幅器２の出力端子は電圧制
御増幅器３の入力端子に接続されている。電圧制御増幅
器３は制御電圧により利得が変化する増幅器であり、該
電圧制御増幅器３の制御端子にはスイッチ10,11,12が接
続されている。スイッチ10,11,12の一方の切り換え端子
には、可変抵抗器4,5,6が夫々接続されている。可変抵
抗器4,5は電子内視鏡のスコープ部内に設けられてお
り、可変抵抗器６は本実施例の信号処理回路内に設けら
れている。スイッチ10,11,12には入力端子7,8,9が入力
される、第３図に示すような、切り換え信号が印加さ
れ、該切り換え信号によりスイッチ10,11,12は前記可変
抵抗器4,5,6に順次その接続が切り換えられる。可変抵
抗器4,5,6には図示しない直流電源からの直流電圧が印
加されており可変抵抗器4,5,6の調節により電圧制御増
幅器３に印加される直流制御電圧値が設定される。

電圧制御増幅器３の出力端子はクランプ回路14の入力端
子に接続されており、クランプ回路14においては入力端
子15から印加される第２図（８）に示すようなパルス信
号によって、入力される映像信号の黒レベル値を設定す
る。

クランプ回路14の出力端子は加算器16の一方の入力端子
に接続されている。加算器16の出力端子にはスイッチ17
が接続されており、スイッチ17は、入力端子15から印加
される第２図（８）に示すパルス信号によりON・OFF制
御される。スイッチ17の一方の端子はコンパレータ19の
一方の入力端子に接続されており、コンデンサ18は接地
され、コンパレータ19の他方の入力端子には直流電源27
が接続され、該直流電源27の他方の端子は接地されてい
る。コンパレータ19の出力端子は積分回路20の入力端子
に接続されている。積分回路20は高周波の雑音成分を除
去するための回路であり、出力端子は前記加算器16の他
方の入力端子に逆位相で接続されている。

加算器16の出力端子は、また、増幅器21の入力端子に接
続されており、増幅器21の出力端子は第２のクランプ回
路22の入力端子に接続されている。クランプ回路22は、
クランプ回路14と同じように、入力端子15から入力され
る第２図（８）のパルス信号のタイミングにより入力さ
れる信号をクランプして、黒レベルの絶対電圧値を改め
て設定する。

クランプ回路22の出力端子はγ−補正回路23の入力端子
に接続されており、γ−補正回路23においては本映像シ
ステムのトータルのγ値を補正する。γ−補正回路23の
出力端子はクリップ回路24の入力端子に接続されてお
り、クリップ回路24においては、入力される映像信号の
白レベルと黒レベルの間のダイナミックレンジを一定の
範囲内にクリップする。

クリップ回路24の出力端子には第３のクランプ回路25の
入力端子が接続されており、クランプ回路25において
は、第1,第２のクランプ回路14,22と同様に、入力端子1
5から印加される第２図（８）に示すパルス信号によ
り、クリップ回路24でダイナミックレンジが調整された
映像信号の黒レベル電圧値を改めて設定しなおす。クラ
ンプ回路25の出力端子にはA/D変換器26の入力端子が接
続されており、A/D変換器26でアナログ映像信号をディ
ジタル信号に変換する。A/D変換器26の出力端子はメモ
リに接続されており、ディジタル信号に変換された映像
信号を色信号ごとに異なる記憶領域に記憶する。

以下、図示しない信号処理系列において、異なる記憶領
域ごとに記憶されたR,G,B信号を同時に読み出した後、
再びアナログ映像信号に変換し、複合映像信号にエンコ
ードしてモニタ等に供給される。

以下、第２図をも参照しながら本実施例の動作を説明す
る。

CCD等の固体撮像素子から出力される映像信号は、入力
端子１に入力され、増幅器２で増幅される。この映像信
号は、第２図（１）に示すように、Ｒ信号,G信号,B信号
ごとに固体撮像素子の分光感度特性の違いによるレベル
差が存在する。この映像信号は第２図（２）に示すよう
に、撮像素子の暗電流及びその他の雑音による雑音（レ
ベル（V_d）が水平帰線期間に重畳している。

増幅器２から出力された映像信号は、電圧制御増幅器３
において各色信号ごとに異なる利得で増幅され、第２図
（３）に示すように、各色信号のピーク電圧値が等しく
なる。

電圧制御増幅器３の制御端子に入力される電圧値は可変
抵抗器4,5,6により設定され、この直流電圧値が、入力
端子7,8,9に入力される第３図（１），（２），（３）
に示すような一垂直走査期間（＝1V）のパルス幅を持つ
パルス信号によりスイッチ10,11,12が切り換えられて、
各色信号と同期して電圧制御増幅器３の制御端子に印加
され、電圧制御増幅器３の利得が変化させられる。

前述したように、電圧制御増幅器３の利得が各色信号ご
とに異なるので、第２図（３）に示すようにＲ信号に比
べて利得の大きいＧ信号,B信号においては、その水平帰
線期間に重畳される雑音のレベルも大きくなる。このよ
うな雑音成分を持った色信号を第１のクランプ回路14で
クランプして黒レベルの絶対電圧値を設定しようとする
と、前述したように、第２図（４）に示すように各色信
号ごとの雑音レベルの中間電圧値を見掛け上の黒レベル
電圧値として設定してしまうこととなり、真の黒レベル
電圧離L₁，L₂，L₃は、第２図（５）に示すように、各色
信号ごとにその絶対値が異なってしまう。

このようにしてクランプ回路14により黒レベル電圧値が
設定された各色信号は、加算器16を介してスイッチ17に
入力され、該スイッチ17において第２図（８）に示すよ
うな水平帰線期間に同期したパルス信号によりその水平
走査期間の所定時間（第２図（８）に示すパルス信号の
パルス幅）の間だけ該スイッチ17がONして、この各色信
号の水平帰線期間の雑音レベルのピーク値がコンデンサ
18にチャージされる。コンデンサ18にチャージされた電
圧値はほぼ1V期間保持されて、第２図（６）に示すよう
に、各色信号の真の黒レベルの電圧値に反比例した電圧
値がコンパレータ19の出力端子から出力されることとな
る。

この第２図（６）に示すような電圧値上に重畳する雑音
成分が積分回路20により除去され、加算器16の一方の入
力端子に印加されて、第２図（４）に示すような真の黒
レベル値が異なる各色信号に加算される。従って加算器
16の出力信号は、第２図（７）に示すように、第２図
（６）に示した電圧値により補正され、その黒レベル値
が各色信号ごとに同一の電圧値となる。

このようにして黒レベル値が各色信号ごとに整えられた
映像信号が増幅器21に入力され、増幅器21で増幅された
後、クランプ回路22で改めて黒レベル電圧値が設定され
直され、γ−補正回路23においてγ−補正された後、ク
リップ回路24でそのダイナミックレンジが調整され、第
３のクランプ回路25において再度黒レベル値が設定され
る。こののち映像信号はA/D変換器26でディジタル信号
に変換された後、図示しないメモリに蓄積されることと
なる。

次に、本実施例を電子内視鏡に用いた場合の一例を示
す。

第４図は本実施例の信号処理回路を電子内視鏡に用いた
場合の一例を示すブロック図である。第４図において、
信号処理回路39を含む信号処理装置38は次のように構成
される。

被写体31への照明光を発光する光源47は、光源点灯回路
50からの電気エネルギーにより点灯され、平行光を発光
する。該光源47の前面には絞り46が設けられており、該
絞り46は絞り制御回路48により制御，駆動される。絞り
制御回路48には同期信号発生回路41からの水平同期信号
及び垂直同期信号が供給され、また信号処理回路39から
ビデオ信号が供給される。

絞り46の前面には、入射光を平行光にするコリメートレ
ンズ45が設けられ、該コリメートレンズ45の前面には、
モータ44で駆動される回転円板43が設けられている。回
転円板43にはR,G,Bの３色のカラーフィルタが設けられ
ており、コリメートレンズ45から出射された平行光は、
回転円板43を通過することにより、R,G,Bの３色の順次
光となる。回転円板43の前面には、該回転円板43を経由
して順次光となった光線を集束して光ファイバ37に出射
する集光レンズ42が設けられている。

電子内視鏡のスコープ部32に設けられたCCD34から出力
されるビデオ信号は、信号処理装置38の信号処理回路39
に入力され、各種の補正ないし加工を施された後、出力
処理線40を介してCRT等のモニタ51に出力される。信号
処理回路39,絞り制御回路48,モータ44を制御するモータ
制御回路49等の各種の回路ユニットで必要とされる各種
同期信号は、同期信号発生回路41から供給される。

電子内視鏡のスコープ部32には、集光レンズ42で集光さ
れた光を入射し被写体31まで導光する光ファイバ37、被
写体31からの反射光をCCD34に集光する集光レンズ33及
びCCD34が設けられている。なお、CCD34の駆動信号は、
信号処理装置38の同期信号発生回路41からCCD駆動信号
線35を介してCCD34に供給される。

なお、本例においては電子内視鏡を示したが、本発明の
信号処理回路は電子内視鏡に対して用いられるのみでな
く、信号レベルの異なる各色信号からなる映像信号を該
色信号ごとに異なる利得で増幅し信号処理を行うような
装置にはあらゆる装置に適用しうることはいうまでもな
い。

〔発明の効果〕

本発明の信号処理回路においては、クランプ手段の出力
信号の水平帰線期間の雑音レベルのピーク値を検出・保
持し、該ピーク値をクランプ回路の出力信号に加算する
ようにしたので、暗電流やその他の雑音による見掛け上
の黒レベルを自動的に真の黒レベル値に補正することが
でき、手動による黒レベル値の調整が不要となり、特性
の異なる撮像素子を用いたスコープの互換性も高く、か
つ再生される映像信号の色バランスが自動的に取れて、
極めて高い色再現性が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号処理回路の一実施例のブロック
図、第２図は第１図の実施例の各部の波形図、第３図は
第１図の実施例のスイッチを切り換える切り換えパルス
信号の波形図、第４図は本発明の信号処理回路を電子内
視鏡に応用した場合のブロック図である。３……電圧制御増幅器、4,5,6……可変抵抗器、14,22,2
5……クランプ回路、16……加算器、10,11,12,17……ス
イッチ、18……コンデンサ、19……コンパレータ、20…
…積分回路、23……γ−補正回路、24……クリップ回
路、26……A/D変換器、31……被写体、32……スコープ
部、34……CCD、38……信号処理装置、39……信号処理
回路、41……同期信号発生回路、51……モニタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号レベルの異なる各色信号からなる映像
信号を該色信号ごとに異なる利得で増幅する増幅手段
と、該増幅手段から出力される映像信号の黒レベルをク
ランプするクランプ手段とを備えた信号処理回路におい
て、該クランプ手段の出力信号の水平帰線期間の雑音レ
ベルのピーク値を検出して一垂直走査期間保持するピー
クホールド手段と、該ピークホールド手段で検出し保持
したピーク値を前記クランプ手段の出力信号に加算する
加算手段とを設けたことを特徴とする信号処理回路。